(57)【要約】【課題】へら絞りをものづくり体験教育の教材として教育や展示に広く利用できるように、誰でも容易かつ安全にへら絞りが行える安価な教育用へら絞り装置を提供する。【解決手段】主軸モータ１と、主軸モータ１によって回転する成形型２と、成形型２に素材の金属板３を押し付けて成形するためのローラ工具５と、ローラ工具５を回転自在に取り付け、主軸と同一の平面内で移動させるための手動ＸＹステージ６からへら絞り装置を構成し、手動ＸＹステージ６の２つの直動軸はそれぞれハンドル８Ｘ、８Ｙの回転をラックピニオン機構７Ｘ、７Ｙによって直進運動に変換する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
へら絞りの加工プロセスを実演展示するためのへら絞り装置であって、
主軸モータと、該主軸モータによって回転する成形型と、該成形型に素材の金属板を押し付けて成形するためのローラ工具と、該ローラ工具を回転自在に取り付け、前記主軸と同一の平面内で移動させるための手動ＸＹステージから構成され、
前記手動ＸＹステージの２つの直動軸は、それぞれハンドルの回転をラックピニオン機構によって直進運動に変換することを特徴とするへら絞り装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、学校や教育施設などにおけるものづくりの体験教育において、へら絞りの加工プロセスを実演展示するための教育用へら絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転する成形型に金属板を工具で押し付けて所望の形状に成形するへら絞りは、自分が加えた力で金属が変形してゆく様子が目に見えるため学生、生徒の興味を引きやすいという点で、技術教育において金属の物理的性質や塑性加工を実地に体験して学ぶための題材として非常に適している。
【０００３】
大学工学部における加工教育の授業の教材にへら絞りを取り入れた実践例が報告されている（非特許文献1参照）。また、中学校の技術家庭科の教科書にも、へら絞りの工場見学を取り上げている例が見られる（非特許文献２参照）。
【非特許文献１】長岡、中川：「Spinning加工による底付円筒容器の製作について−加工教育より−」、日本産業技術教育学会誌、第２６巻、第３号、９〜１６頁、１９８４．
【非特許文献２】東京書籍：「平成１８年度用 新編 新しい技術・家庭 技術分野」７７頁、２００６。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、へら絞りの専門加工業者において一般に行われているへら絞り作業は、先端にへらやローラなどの工具を取り付けたへら棒を梃子のように操作し、金属板に工具を押し付けて変形するものであるため、へら棒の取り扱いが難しい。へら棒に対する支点の位置設定や、へら棒を立体的に動かすことによる送り速度や押し付け力の調整などは経験的な技能であり、それを習熟するためにはかなり時間を要する。
【０００５】
へら棒を用いた場合、一本のへら棒で送り速度と押し付け力を同時に調整するため、微妙な力の加減が必要で、作業の進行に従って力のかけ方も変化させなくてはならない。また高速で回転する金属板に工具を押し当てるため、成形に失敗した場合などにへら棒がはじき飛ばされる危険もある。学生、生徒のみならず指導者にとっても熟練が必要なため、教育の現場に広範に導入するのは困難だった。
【０００６】
本考案は、へら絞りを中学及び高校の技術家庭科、工業高校、高等専門学校、大学工学部、あるいは博物館や科学館などにおけるものづくり体験教育の教材（教習具）として教育や展示に広く利用できるように、誰でも容易かつ安全にへら絞りが行える安価な教育用へら絞り装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は上記課題を解決するために、へら絞りの加工プロセスを実演展示するためのへら絞り装置であって、主軸モータと、該主軸モータによって回転する成形型と、該成形型に素材の金属板を押し付けて成形するためのローラ工具と、該ローラ工具を回転自在に取り付け、前記主軸と同一の平面内で移動させるための手動ＸＹステージから構成され、前記手動ＸＹステージの２つの直動軸は、それぞれハンドルの回転をラックピニオン機構によって直進運動に変換することを特徴とするへら絞り装置を提供する。
【考案の効果】
【０００８】
本考案の教育用へら絞り装置によれば、次のような効果が生じる。
（１）本考案では、ローラ工具を手動ＸＹステージで動かすので、例えば「半径方向に工具を強い力で押し付けながら、主軸方向にゆっくりと送る」という操作が、２つのハンドルの回転操作に分解されるために直感的に理解しやすくなる。
【０００９】
（２）工具はステージに固定されているため、成形に失敗してもそれがはじき飛ばされるような危険がない。ラックピニオン機構を用いているため、台形ねじやボールねじなどによる直動機構と比較すると、ハンドルの回転方向とそれによる直進運動の方向の対応が自然であり、操作が覚えやすい。
【００１０】
（３）摩擦による損失が少なく、工具の先端に加わる力がハンドルまで返ってくるため、工具の押し付け力の加減が容易で、不用意に過大な力をかける心配もない。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本考案の教育用へら絞り装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図１は本考案のへら絞り装置の平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【００１２】
主軸モータ１は、成形型２を回転駆動する。金属板のワーク３を成形型２にボルト４で固定し、ローラ工具５によりワーク３を成形型２に押し付け、素材の円板形状３ａから円錐形状３ｂまで成形を行う。ローラ工具５は手動ＸＹステージ６に回転自在に取り付けてあり、主軸と同一の平面内で動かすことができる。
【００１３】
手動ＸＹステージ６は、互いに直交するラックピニオン機構７Ｘ、７Ｙおよびハンドル８Ｘ、８Ｙから構成される。ハンドル８Ｘ、８Ｙの回転は、ラックピニオン機構７Ｘ、７Ｙにより、それぞれ半径方向、主軸方向の直進運動に変換される。
【００１４】
（作用）
本考案の教育用へら絞り装置による、へら絞りの作業を図２を参照して説明する。はじめに、ワーク３が素材の円板形状３ａである状態で、ハンドル８Ｘによりローラ工具５をワーク３の中心付近に移動する（図２（ａ）参照）。
【００１５】
次いで、主軸モータ１により成形型２とワーク３を回転させ、ハンドル８Ｙによりローラ工具５をワーク３に徐々に押し付ける。ハンドル８Ｙでローラ工具５を成形型２に強く押し付けながら、ハンドル８Ｘでローラ工具５をワーク３の中心から周縁に向かって少しずつ移動させる（図２（ｂ）参照）。
【００１６】
素材の円板形状から完成形状の円錐まで直接変形することが難しい場合は、図２（ｃ）に示すように、浅い角度で中間形状を作ると素材がしわになりにくい。そして、加工ローラ５が成形型２の周縁まで到達すれば、ワーク３は円錐形状３ｂに成形される（図２（ｄ）参照）。
【００１７】
（試作例）
本考案者は、本考案に係る教育用へら絞り装置の試作例を作成し実証試験を行った。この試作例では、主軸モータとして定格出力６０Ｗの直流モータを用い、成形型を約２０００ｒｐｍで回転させた。
【００１８】
ねじピッチ２０ｍｍ、ストローク５０×５０ｍｍの手動ＸＹステージで、直径３５ｍｍのローラ工具を動かした。そして、直径６０ｍｍで円錐半角４５度の成形型を用い、厚さ０．３ｍｍおよび０．５ｍｍのアルミ板を円錐形に成形することに成功した。
【００１９】
以上、本考案に係る教育用へら絞り装置の最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本考案はこのような実施例に限定されることなく、実用新案登録請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本考案の教育用へら絞り装置は、中学及び高校の技術家庭科、工業高校、高等専門学校、大学工学部、あるいは博物館や科学館などにおける、ものづくり体験教育の教材として用いれば、学生や生徒に自ら装置を操作させることによって、へら絞りの加工プロセスを実際に体験させることができ、きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案の教育用へら絞り装置の実施例を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本考案の教育用へら絞り装置を使用したへら絞り作業の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  主軸モータ
２  成形型
３  ワーク
４  ボルト
５  ローラ工具
６  手動ＸＹステージ
７Ｘ、７Ｙ  ラックピニオン機構
８Ｘ、８Ｙ  ハンドル
【図１】
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【図２】
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